Industrie 4.0

Industrie 4.0

Auswirkungen von Industrie 4.0 auf Kunststoff-Spritzgießanlagen

Die aktuelle globale Entwicklung sorgt für ein großes Bewusstsein hinsichtlich der Anzahl von Robotern und des Automatisierungsgrads in vielen Fertigungsunternehmen auf der ganzen Welt.

Robotik und Automatisierung spielen dabei eine wesentliche Rolle, da sie die notwendigen Abstände ermöglichen und die Anzahl der Menschen in der Fertigung reduzieren. Da die Hersteller sich bemühen, weiterhin alles zu produzieren, was sie brauchen, spielen Robotik und Automatisierung eine entscheidende Rolle, um sicherzustellen, dass Unternehmen weiterhin funktionsfähig sind.

Kunststoff-Spritzgießprozesse werden schon seit langem in computergesteuerte Systeme integriert. 1986 stellte Arburg ein vollständig automatisiertes Produktionssystem vor, das eine Reihe von Maschinen über einen Zentralcomputer miteinander verband. Dieses System reduzierte die Rüstzeit fast auf Null. Damals wurde dieses System Computer Integrated Manufacturing (CIM) genannt, heute ist es als Industrie 4.0 bekannt.

Die Grundlage des Konzepts:

1. Informationstransparenz
Die Fähigkeit von Informationssystemen, eine virtuelle Kopie der physischen Welt zu erstellen, indem digitale Anlagenmodelle mit Sensordaten angereichert werden. Dies erfordert die Aggregation von Sensoren zur Erfassung der Rohdaten.

2. Interoperabilität
Die Fähigkeit von Maschinen, Geräten, Sensoren und Personen, sich über das IoT und das Internet von Personen, auch als IoP bezeichnet, miteinander zu verbinden und zu kommunizieren.

3. Technische Unterstützung
Erstens die Fähigkeit von Versorgungssystemen, Menschen zu unterstützen, indem sie Informationen auf verständliche Weise aggregieren und anzeigen, um bei der Entscheidungsfindung und der kurzfristigen Lösung dringender Probleme zu helfen. Zweitens die Fähigkeit von cyber-physischen Systemen, Menschen physisch zu unterstützen, indem sie eine Reihe von Aufgaben ausführen, die für ihre menschlichen Mitarbeiter unangenehm, zu anstrengend oder unsicher sind.

4. Dezentrale Entscheidungen
Die Fähigkeit von cyber-physischen Systemen, selbstständig Entscheidungen zu treffen und ihre Aufgaben möglichst autonom auszuführen. Diese Aufgaben würden nur in Ausnahmefällen an eine höhere Ebene delegiert werden.

Heutzutage ist das häufigste Ziel einer Kunststoff-Spritzgießanlage, die Kosten zu senken, indem man mit dem minimal erforderlichen Qualitätsstandard produziert. Um dieses Ziel zu erreichen, überprüfen Unternehmen die aktuellen Betriebsebenen und versuchen, mögliche Problemquellen oder Engpässe zu finden, auf die sie sich konzentrieren können, um den Prozess zu verbessern. Sobald ein Teil des Prozesses verbessert wurde, wird ein nächstes Problem oder ein Engpass identifiziert und es wird versucht, diesen Teil des Prozesses zu verbessern; das Ziel ist, den Betrieb im Allgemeinen zu optimieren, um eine hohe Effizienz zu erreichen.

Spritzgießbetriebe, die das Konzept von Industrie 4.0 in ihre Prozesse einbeziehen, folgen ebenfalls diesen wesentlichen Praktiken. Sie müssen den Produktionsprozess intuitiv und ohne weiterführende Spezialkenntnisse steuern. Das Hauptziel ist, dass die eingesetzten Maschinen auf einfache Weise Peripheriegeräte einbinden und die Prozessparameter analysieren und steuern können, während sie gleichzeitig die gesamte Datenverwaltung zentralisieren und Fernsupport- und Assistenzfunktionen für die Bediener bereitstellen.

Die Einführung und Umsetzung von automatisierten und digitalisierten Systemen, die typisch für Industrie 4.0 sind, bringen große Vorteile für die gesamte Kunststoffindustrie mit sich. Sie verbessern nicht nur die Effizienz von Prozessen, sondern erleichtern auch den Markteintritt für kleine Hersteller aufgrund des einfachen Zugangs zu Technologien, die bisher nur großen Unternehmen zugänglich waren.

Robotik, Prozessvirtualisierung, additive Fertigung und Echtzeit-Datenmanagement sind nur einige der Vorteile, die Kunststoffhersteller nutzen, um ihre Wettbewerbsposition zu verbessern. CFOs fordern jedoch eine solide Grundlage, um sicherzustellen, dass die Kapitalrendite den Übergang zu Industrie 4.0 rechtfertigt.

Was diese Transformation und Anpassung betrifft, so würde der Einsatz von Industrie 4.0-Technologien laut einer ersten Studie von Siemens den Industrien der Kunststoffbranche in mehreren Ländern erhebliche Kostensenkungen bringen.

Die Digitalisierung bringt der Branche große Vorteile, unter anderem die Reduzierung manueller Arbeitsschritte. Derzeit gibt es in der Branche viele Prozesse, bei denen die Systeme sogar eine manuelle Eingabe der Daten erfordern.

Die MES/MOM-Systeme sind Teil eines weiteren Schlüsselaspekts innerhalb der vierten industriellen Revolution mit den tiefgreifendsten betrieblichen Auswirkungen; auch als Industrie 4.0-Plattformen bezeichnet, kombinieren sie Daten aus verschiedenen Systemen und liefern Analysen mit verschiedenen Parametern bezüglich Produktion und Wartung, sowie das Festlegen stabiler Qualitätskriterien oder die Überwachung von Inventar und Lagerbeständen in Echtzeit.

Der Schlüssel zur effizienten Regelung und Steuerung von Maschinen, Automatisierung und damit des gesamten Fertigungsprozesses aus Sicht von Industrie 4.0 ist die Verknüpfung von IT-Netzwerken mit einem leistungsfähigen MES-System, das direkt mit dem Unternehmensnetzwerk verbunden ist. Damit können Spritzgießer alle relevanten Daten wie Arbeitsaufträge, Maschineneinstellung, Prozess und Qualität erfassen, verarbeiten, analysieren und archivieren.

Die letztendliche Integration von Informationstechnologie in “intelligente” Maschinen könnte die Verarbeitung von Kunststoffen in dem Maße verändern, wie das Smartphone in den letzten Jahren unseren Lebensstil verändert hat. Im Gegensatz zu einem Smartphone ist Industrie 4.0 jedoch kein Produkt, das man einfach kaufen und benutzen kann.

Kunststoffverarbeiter brauchen nicht von heute auf morgen eine voll vernetzte “Smart Factory” einzurichten, um Industrie 4.0 in ihrem Unternehmen zu implementieren. Stattdessen werden sie die einzelnen Konzepte und Technologien hinter dem Konzept bewerten, eine Technik entwickeln, die auf die einzigartigen Kompetenzen, Betriebsabläufe und Prozessanforderungen des Unternehmens zugeschnitten ist, und diese dann schrittweise umsetzen.

In ein paar Jahren wird sich die digitale Fabrik selbst steuern und optimieren. Mit anderen Worten, Produktionsdaten werden nicht zentralisiert, sondern dezentral und mobil über Tablets, Smartphones oder andere intelligente Geräte angezeigt und ausgewertet. Der Mensch überwacht Prozesse und Abläufe und wird nur bei Bedarf eingreifen. “Mass Customization” (Individualisierung von Großserienteilen) wird relativ einfach und profitabel werden. Dies erfordert möglicherweise einen hohen Automatisierungsgrad und ein detailliertes Netzwerk von Auftrags-, Maschinen-, Formen- und Logistikinformationen. Maschinen und einzelne Systeme müssen mit standardisierten Datenprotokollen und Schnittstellen koordiniert werden, bevor dies alles möglich ist.

Wir wissen noch nicht wirklich, was Industrie 4.0 am Ende sein wird. In diesem Artikel haben wir eine Reihe von Anwendungen untersucht, die bereits existieren und die wir für möglich halten, wenn diese Technologien verfeinert und implementiert werden. Es liegt jedoch an den Kunststoffverarbeitern, zu bestimmen, wie sich Industrie 4.0 wirklich entwickeln wird.